Методы и способы осушения земель.
Под методом осушения подразумевают воздействия на водный режим почв с целью ликвидации их переувлажнения.
Применяют следующие методы осушения:
Ускорение стока поверхностных и почвенных вод на объектах атмосферного питания на водоразделах и пологих склонах с тяжелыми почвами.
Перехватывание поверхностных и грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию со стороны водосбора или со стороны реки (водоема).
Понижение уровня грунтовых вод на участках, где переувлажнение или заболачивание – следствие высокого уровня грунтовых вод.
Метод отеплительных мелиораций применяется в условиях многолетней мерзлоты, где переувлажнение связано с глубоким промерзанием покровных почвогрунтов.
Метод двустороннего регулирования почвенной влаги связан с осушением и с увлажнением почвы.
Способы осушения – это технические и агротехнические приемы и средства, с помощью которых осуществляется тот или иной метод осушения.
В зависимости от различных условий рекомендуются следующие способы осушения:
Осушение одиночными каналами и закрытым горизонтальным дренажем в сочетании с агромелиоративными мероприятиями на слабоводопроницаемых минеральных почвах.
Осушение закрытым дренажем маломощных торфяников, подстилаемых слабоводопроницаемыми грунтами и используемых под пашню.
Торфяники мощные (более 1,5-2,0 м) предварительно осушаются открытыми каналами и кротовым дренажем, а затем после осадки торфа закладывается закрытый дренаж.
Осушение торфяников открытыми каналами в сочетании с разреженным закрытым дренажем при использовании их под пашню и пастбища.
Осушительной системой называют комплекс инженерных сооружений и устройств для регулирования водного режима переувлажненных земель в соответствии с потребностями сельскохозяйственного производства.
Осушительная система состоит из регулирующей, ограждающей и проводящей сети, водоприемника, гидротехнических сооружений на сети, дорожной сети, природоохранных сооружений и устройств, эксплуатационной сети. В состав осушительной системы входят также сами осушаемые земли.
Регулирующая сеть служит для сбора и удаления с осушаемой территории избыточных поверхностных и грунтовых вод. С помощью регулирующей части системы непосредственно регулируется водно-воздушный режим почвы в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур. Способы осушения являются составными частями регулирующей сети.
Ограждающая (оградительная) сеть предназначена для перехвата поверхностных и грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию извне, с прилегающих территорий. Собираемые оградительной, так же как и регулирующей сетью, избыточные воды отводятся ею в проводящую сеть или непосредственно водоприемник.
Проводящая сеть служит для транспортирования воды из регулирующей и оградительной сети за пределы осушаемой территории в водоприемник.
Осушение открытыми каналами. Способы отвода воды из канала.
Осушение открытыми каналами применяют для регулирования режима почвенно-грунтовых под, избыточных поверхностных вод и в качестве предварительного осушения перед строительством закрытого дренажа.
Магистральные осушительные открытые каналы прокладываются главным образом в понижениях на местности, куда стекают поверхностные и грунтовые воды. Кроме того, необходимо стремиться, чтобы каналы располагались нормально к линиям токов грунтовых вод, т. е. в направлении горизонталей грунтового потока (при регулировании почвенно-грунтовых вод).
Осушительные каналы располагают в плане так, чтобы они как можно больше пересекали и перехватывали поток поверхностных и грунтовых вод. Это основное положение при проектировании расположения в плане сети каналов для регулирования грунтовых и поверхностных вод.
Для максимального перехвата поверхностных вод регулирующие каналы должны следовать в направлении горизонталей местности и быть прямолинейными. При сложном рельефе каналы могут быть и не прямолинейными, но тогда углы поворота канала должны иметь большой радиус, а изогнутость канала – одно направление.
Открытые регулирующие каналы необходимо прокладывать с учетом рельефа местности и поверхности болота, который она примет после осадки торфа, причем, по возможности, под прямым углом к проводящим каналам. Длину каналов и расстояния между ними определяют из расчетных данных. Для отвода собранной воды дну канала придают уклон не менее 0,0005. Каналы бывают обычно трапецеидального сечения, но могут иметь и параболическое или сложное. Поступление почвенных вод в канал происходит через его дно и стенки.
Открытые каналы обладают рядом существенных недостатков и самостоятельное использование их для осушения земель в настоящее время не рекомендуется. На массивах, где осушение производится открытыми каналами, теряется полезная площадь угодий (примерно 12-15% осушаемой территории).
Каналы требуют постоянного ухода, так как зарастают водной растительностью, а их берега – сорняками. Они создают неудобства при механизированной обработке земли. Сейчас открытые каналы применяют главным образом для предварительного осушения болот, чтобы отвести воду из верхних слоев залежи и обеспечить осадку торфа и его уплотнение, а также в качестве временной меры для осушения сенокосных угодий и предварительного осушения перед укладкой закрытого материального дренажа.
Способы отвода воды из каналов
с помощью осушительно-увлажнительной системы с использованием коллекторов в качестве распределителей и машины ДДН-70 (не точно)
Водоприемники и их регулирование.
Водоприемниками на осушительных системах являются реки, озера, балки, водохранилища или подземные, хорошо пропитанные слои грунта, способные принять и отвести избыточные воды с осушаемой территории. От режима водоприемников зависит эффективность действия осушительной системы. Основные требования к водоприемнику: 1)уровни воды в нем не должны создавать подпоры и подтопления, впадающих в него магистральных каналов; 2) пропускная способность его должна обеспечивать своевременный отвод избыточных вод с осушаемой территории в критические периоды; 3) во время паводков V и уровни воды в водоприемнике должны быть такими, чтобы не было отложения крупно пылеватых и песчаных наносов; 4) водоприемник должен иметь устойчивое русло и прочные берега.
Основные причины неудовлетворительной работы водоприемника — извилистость и связанное с этим уменьшение уклона, зарастание русла и засорения его наносами и посторонними предметами, недостаточные размеры русла, подпоры воды, создаваемые искусственными сооружениями, высокое расположение водоприемника относительно осушаемой территории.
Если водоприемник не обеспечивает отвод избыточных вод с осушаемой территории, проводят мероприятия по его регулированию : понижения уровня воды, увеличение пропускной способности, стоят сбросные сооружения, регулируют паводковый режим с помощью водохранилищ.
В случае нецелесообразности регулирования водоприемника по технико-экономическим показателям, применяют осушения с мех. Водоподъемом.
Стремление русла: уменьшает общую длину, увеличивающий уклон и V течения воды, понижает уровень воды, убирает шероховатость русла.
Разгрузка водоприемника обводного канала: обводный канал забирает часть паводкового.
Разгрузка водоприемника перехватывающим каналом: перехватывающий канал перехватывает воду у притока реки и сбрасывает ее на том участке, где она имеет достаточное поперечное сечение и продолговатый уклон.
Расчистка и углубление
Кротовый и щелевой дренажи.
Кротовый дренаж применяют на торфах и тяжелых глинистых почвах в сочетании с керамическим, полиэтиленовым дренажом и открытыми каналами. Он способствует разрыхлению и повышению водопроницаемости почв.
Кротовый дренаж отводит излишнюю влагу во влажные периоды года. Летом в дневное время температура воздуха на поверхности почвы всегда выше, чем температура самой почвы. Под влиянием разницы температур возникает движение воздуха в дренажах, что усиливает аэрацию верхних слоев почвы. Теплый воздух приземного слоя содержит достаточно много влаги, попадая в дрену он охлаждается и водяные пары компенсируются, осаждаясь на стенках дрен. Урожаи с/х культур на кротовых землях в первые годы получают на 50-60% выше. Действие кротовых дрен сохраняется 3-4 года. Крот. Дренаж нарезает специальная кротодренажная машина. На торфяных почвах стенки не закрепляют, на мало малоустойчивых при нарезке в кротовые дрены вводят смесь хорошо разложившегося торфа с раствором FeSo4, который проникает по периметру дрены и закрепляет стенки. Устья кротовой дрены должно оканчиваться полиэтиленовой трубой. Подтопленные кротовые дрены быстрее разрушаются.
На слаборазложившихся торфяных почвах с наличием корней, пней устройство кротового дренажа затруднено, следовательно, нарезают щелевые дрены.
Длина щелевой дрены 300м, расстояние между ними в плотных торфяниках и грантах 20-40 м, устья дрен закрепляют гончарными трубами. Срок 4-6 лет.
Щелевой дренаж работает круглый год. Его функции такие же, как у кротового дренажа
. 
Источник
Способы осушения
Осушительные мелиорации на сельскохозяйственных угодьях регулируют водный режим почв, создавая на них оптимальный водный, воздушный, тепловой и питательный режимы с целью повышения плодородия почв и обеспечения рационального ведения сельского хозяйства. Регулирование этих режимов изменяет физические и химические свойства почв, состав микроорганизмов. Так же осушение приводит к образованию новых почв, к улучшению роста леса. Осушение необходимо при добыче торфа и других полезных ископаемых открытым способом (уголь, железная руда и др.). В ряде случаев осушительные работы необходимы при строительстве промышленных объектов, населенных пунктов, сельскохозяйственных и животноводческих комплексов, дорог, аэродромов и др.
Осушительные мелиорации должны осуществляться с учетом охраны окружающей среды, наиболее эффективного использования земельных и водных ресурсов, предупреждения образования водной и ветровой эрозии, пожаров на торфяных почвах, закрепления песчаных почв, сохранения и создания водоохранных лесных полос и массивов вдоль рек, крупных каналов, дамб, по берегам водохранилищ и на водосборах.
Осушительные мелиорации необходимы в зоне избыточного увлажнения, то есть в районах, где атмосферные осадки превышают испарение. Помимо этого, переувлажнение может быть следствием плохих условий для оттока избыточных вод. На водоразделах отток может быть затруднен из-за малого уклона поверхности, большой ее шероховатости, наличия западин, малой водопроницаемости почв и грунтов. В пониженных местах переувлажнению способствует приток поверхностных и подводных вод и недостаточный их отток из-за слабой естественной дренированности территории: малые глубины и уклоны, недостаточная пропускная способность водотоков. Переувлажнению часто подвержены поймы рек. Оно может быть следствием деятельности человека: подтопление и периодическое затопление земель по берегам водохранилищ, уменьшение пропускной способности водотоков при строительстве мостов, дорог и дамб; уничтожение лесной растительности на склонах и др.
Объекты осушения для сельского хозяйства — болота, заболоченные и минеральные земли постоянного или временного увлажнения. Для их осушения строят осушительная сетькоторых обеспечивает отвод избытка воды до нормы осушения (глубина грунтовых вод, обеспечивающая влажность корнеобитаемого слоя почвы, необходимую для получения высоких урожаев). Методы и способы осушения определяются типом водного питания и сельскохозяйственным использованием территории. Под типом водного питания понимают основной источник поступления воды, который при определенных природных условиях приводит к переувлажнению почвы.
Метод осушения – это принцип воздействия на фактор переувлажнения, который характеризует основное направление мелиоративных мероприятий по регулированию водного режима, но не сами мероприятия.
Способ осушения – это совокупность технических средств, позволяющих принять и своевременно отвести избыток влаги за пределы осушаемой территории.
Способы осушения земель
Тип водного питания
Ускорение поверхностного стока
Открытые каналы (собиратели), искусственные ложбины, закрытые собиратели, планировка поверхности, агромелиоративные мероприятия (глубокое рыхление почвы, выборочное бороздование, профилирование, грядование и гребневание поверхности, узкозагонная вспашка, вспашка вдоль склона)
Повышение инфильтрационной и аккумулирующей способности почв
Кротовый и щелевой дренажи, агромелиоративные мероприятия (глубокое рыхление, глубокая вспашка, рыхление подпахотного горизонта, кротование, глубокое мульчирование почвы, известкование почвы, обработка почвы химическими мелиорантами, пескование торфов, мероприятия по уменьшению глубины промерзания и ускорению оттаивания почвы)
Понижение уровня грунтовых вод
Открытые каналы (осушители), закрытый материальный дренаж (систематический или выборочный), вертикальный дренаж, кротовый и щелевой дренажи, углубление естественных дрен (реки, ручьи), кольматаж поверхности
Перехват потока грунтовых вод
Ловчие каналы и дрены, береговой дренаж, вертикальный дренаж
Уменьшение их притока
Антифильтрационные завесы, мероприятия по ограничению питания грунтовых вод (борьба с потерями в каналах и пр.), биологический дренаж
Понижение пьезометрических уровней на объекте
Глубокий горизонтальный (открытый и закрытый) дренаж, вертикальный дренаж, разгрузочные скважины — усилители горизонтального дренажа
Понижение пьезометрических уровней за его пределами
Устройство водозабора подземных вод, мероприятия по ограничению питания напорного водоносного горизонта
Перехват на границе объекта склонового поверхностного потока
Нагорные каналы и ложбины, перехватывающие дрены, защитные дамбы
Уменьшение притока поверхностных вод со стороны
Комплекс противоэрозийных мероприятий на склоне (создание прудов, лиманов, лесонасаждение, вспашка зяби и пахота поперек склона, лункование почвы, повышение агротехники и интенсивности использования земель, оструктуривание почв)
Ускорение руслового паводкового стока
Регулирование рек-водоприемников (спрямление, углубление, уширение, расчистка русла)
Защита территории от затопления
Обвалование рек, озер, нагорно-ловчих каналов
Разгрузка реки (озера) системой мероприятий по регулированию стока
Устройство водохранилищ на реке и ее притоках, переброска части стока в бассейн другой реки, перехват притоков реки (озера) каналом со сбросом воды ниже объекта
Способы осушения включают гидротехнические средства, агромелиоративные мероприятия, противоэрозийные мероприятия, а так же агротехнические приемы. Выбор способа осушения производится на основе технико-экономических расчетов.
Способ осушения определяет принципиальную схему и конструкцию основного элемента осушительной сети — ее регулирующей сети.
Осушительная сеть состоит из элементов, правильная работа которых должна обеспечивать оптимальный мелиоративный режим на участке проектирования. В состав осушительной сети входят:
· гидротехнические сооружения, дороги, лесополосы, наблюдательные скважины, гидрометрические посты и пр.
Размещение осушительной сети в плане определяется схемой осушения. Перед выбором схемы осушения и размещением элементов осушительной сети в плане необходимо выбрать водоприемник для осушительной системы. Это может быть река, озеро или понижение местности способные своевременно и без подпора принять всю воду, поступающую из осушительной системы.
Регулирующая сеть первой принимает избыточные поверхностные и подземные воды и отводит их в проводящую сеть. Регулирующая сеть по принципу действия подразделяется на: закрытые и открытые осушители, понижающие уровень подземных вод в требуемые сроки; закрытые и открытые собиратели, отводящие в расчетное время избыточные поверхностные воды. Выбор конструкции осушительной сети зависит от типа водного питания, от выращиваемой сельскохозяйственной культуры, и основывается на опыте эксплуатации существующих осушительных систем.
Тип водного питания
Открытую регулирующую сеть применяют в основном для осушения естественных сенокосов без использования их под выпас, при содержании в грунтовых водах более 10. 14 мг/л закисного железа, для предварительного осушения болот с близким залеганием грунтовых вод с последующим выполнением культуртехнических работ и строительством закрытого дренажа, для осушения низинных болот, подстилаемых на глубине 1,5…2,5 м хорошо водопроницаемыми почвогрунтами с коэффициентами фильтрации более 1 м/сут при уклонах поверхности менее 0,001, на почвогрунтах с наличием на глубине менее 1 м скальных пород и большого количества камней.
Закрытая регулирующая сеть — обязательный способ осушения земель под полевые и овощекормовые севообороты, технические культуры, сады, ягодники и пастбища (за исключением районов Севера).
Различают дренажную закрытую осушительную сеть, понижающую уровень инфильтрационных, грунтовых и грунтово-напорных вод, собирательную, обеспечивающую отвод воды с поверхности поля и из пахотного слоя, а также сеть кротовых и щелевых дрен. Основным конструктивным элементом закрытой регулирующей сети (как закрытых осушителей, так и закрытых собирателей) являются дрены. В качестве дрен применяют пластмассовые перфорированные трубы или гончарные трубки. Основным отличием конструкции закрытого собирателя от конструкции закрытого осушителя является наличие хорошо проницаемого объемного фильтра. В качестве объемного фильтра в закрытых собирателях применяют траншейную засыпку, для изготовления которой, используют смесь грунта подпахотных горизонтов с крупнозернистым песком или мелким гранитным гравием, а также песчано-гравийную смесь.
Дренажную сеть устраивают при осушении болот, минеральных земель при коэффициенте фильтрации более 0,01 м/сут с грунтовым и грунтово-напорным, смешанным и намывным питанием. Сеть закрытых собирателей делают при осушении минеральных слабоводопроницаемых почвогрунтов атмосферного типа водного питания при коэффициенте фильтрации 0,01 м/сут и менее.
Для закрытого горизонтального дренажа следует применять безнапорные неметаллические трубы, которые должны выдерживать давление грунта, временную нагрузку от сельскохозяйственных машин и быть стойкими к воздействию агрессивной среды.
Закрытый осушитель представляет собой траншею, на дно которой укладывают гончарные или перфорированные пластмассовые трубы. Трубы засыпают вынутым из траншеи грунтом. Перед засыпкой дренажные трубы оборачивают геотекстилем. Иногда для улучшения работы закрытого осушителя вокруг трубы создают объемный фильтр из песчано-гравийной смеси. Основное назначение закрытых осушителей – обеспечить понижение уровня грунтовых вод до нормы осушения.
Расположение в плане закрытых осушителей зависит от уклона поверхности земли. Применяют две схемы осушения в плане:
· Продольную – при уклоне поверхности земли меньше 0,003
· Поперечную – при уклоне поверхности земли больше 0,003
При продольной схеме закрытые осушители прокладываются по направлению максимального уклона поверхности земли перпендикулярно горизонталям и впадают в закрытые коллекторы с одной стороны. Коллекторы прокладываются параллельно или под острым углом к горизонталям поверхности земли. Закрытые осушители не должны впадать в открытый канал или водоприемник потому, что в этом случае потребуется большее количество устьевых сооружений.
При поперечной схеме трассы закрытых осушителей прокладываются параллельно или под острым углом к горизонталям поверхности земли. Закрытые осушители впадают в закрытые коллекторы с двух сторон. Трассы закрытых коллекторов прокладывают по возможности по тальвегам поверхности земли или минерального дна болота для обеспечения двухстороннего впадения закрытых коллекторов и осушителей.
Закрытый собиратель представляет собой траншею, на дно которой укладывают гончарные или перфорированные пластмассовые трубы. Трубы засыпают хорошо водопроницаемым материалом слоем не менее 0,4 м, создавая над трубой объемный фильтр, который с внешней стороны оборачивается геотекстилем для предотвращения заиления. В закрытые собиратели поступают поверхностные воды, воды из пахотного слоя и из подстилающих его грунтов.
Закрытые собиратели располагаются только параллельно или под острым углом к горизонталям, то есть только по поперечной схеме.
Сеть кротовых и щелевых дрен устраивают, как правило, для усиления осушающего действия дренажа и закрытых собирателей. Кротовые и щелевые дрены относятся к беструбчатым конструкциям.
Кротовая дрена представляет цилиндрическую полость в грунте, образованную при протаскивании на глубине 0,5. ..0,8 м специального орудия — дренера. Его диаметр 5. 7 см для минеральных грунтов и 12. 15 см для торфяных. Расстояние между кротовыми дренами обычно назначают 6. 10 м. Их прокладывают под углом 60°. 90° по отношению к трубчатому дренажу или открытой сети.
Кротовый дренаж применяют на слабоводопроницаемых кротоустойчивых грунтах при отсутствии камней. На торфах его прокладывают при степени разложения торфа менее 45% , мощности торфяной залежи более 0,8 м и отсутствии погребенной древесины.
Щелевые дрены устраивают путем разработки в грунте щелей, обычно треугольной формы, основанием вниз. Щели нарезают глубиной 0,8. 1 м. Ширина щели понизу около 15 см.
Щелевые дрены рекомендуются при предварительном осушении болот, в том числе с наличием погребенной древесины, при степени разложения торфа менее 45% и мощности торфяной залежи более 1,2м.
Щели нарезают, как правило, по перекрестной схеме. Щели-коллекторы, имеющие выход в открытую сеть, нарезают перпендикулярно осушительным каналам через 100. 150 м. Обычно их длина не более 500 м. Параллельно открытой сети нарезают щелевые дрены через 8. 10 м,
Дно кротовых и щелевых дрен для повышения их устойчивости в процессе оттока воды должно иметь продольный уклон (как и трубчатых дрен).
Ограждающая сеть необходима для перехвата воды, поступающей с водосбора.
Для перехвата грунтовых вод применяют ловчие каналы, головной перехватывающий дренаж или ряд ограждающих вертикальных скважин. Ловчий канал располагают поперек грунтового потока в местах, где грунтовые воды залегают неглубоко. Поперечное сечение канала делают симметричным.
Для перехвата поверхностных вод устраивают нагорные каналы. Поперечное сечение нагорного канала делают несимметричным, в связи с поступлением поверхностных вод по верховому откосу.
Проводящая сеть принимает из регулирующей и оградительной сети и своевременно отводит с осушаемой площади в водоприемник избыточные поверхностные и грунтовые воды.
Открытая проводящая сеть. Для обеспечения приема воды из регулирующей сети и быстрейшего отвода ее за пределы осушаемой площади проводящие каналы должны проходить по пониженным элементам рельефа осушаемой площади и по кратчайшему пути подходить к водоприемнику.
Это условие предотвращает попадание в канал взвешенных наносов.
Закрытая проводящая сеть принимает воду из закрытой регулирующей сети и транспортирует ее в открытую проводящую сеть или непосредственно в водоприемник.
Источник
